Віртуальне роботизоване рішення: ідеї впровадження та наслідки для майбутнього

Анотація

Навчальна робототехніка залучає учнів до інтегрованого підходу STEM, який допомагає учням зрозуміти концепції STEM, а також покращити позитивне сприйняття предметів STEM з раннього віку. Коли спалахнула пандемія COVID-19, фізичні роботи в очному класі стали неможливими. Програму віртуального робота було швидко розроблено для роботи зі знайомою платформою кодування, щоб надати студентам і вчителям альтернативне роботизоване рішення, яке можна використовувати будь-де. У цьому документі дані про використання понад мільйоном студентів у всьому світі будуть інтерпретовані разом із двома тематичними дослідженнями вчителів. Ця комбінація даних дозволила зрозуміти віртуального робота як інструмент навчання, а також навчальний ресурс. Тематичні дослідження вчителів також виявили набір критичних потреб, які полегшували навчання в таких непередбачуваних обставинах. Нарешті, ці дані вказують на те, що навчальне середовище віртуального робота можна використовувати як симбіотичний комплімент до фізичного робота, щоб допомогти учням набути впевненості за допомогою ітераційного програмування, підвищити захоплення освітньою робототехнікою та надати вчителям гнучкі можливості для навчання в майбутньому.

Ключові слова

Віртуальний робот, освітня робототехніка, навчальна робототехніка, рішення щодо COVID-19, STEM-освіта, інформатика, програмування

вступ

Останніми роками робототехніка та інформатика стали все більше інтегруватися в початкову та середню школу (від дитячого садка до 12-го класу) у Сполучених Штатах, завдяки національним звітам і політикам. У 2015 році Національна наукова фундація заявила, що отримання знань і навичок у галузі науки, технологій, інженерії та математики (STEM) стає все більш життєво важливим для американців, щоб повноцінно брати участь у технологічно інтенсивній глобальній економіці, що критично важливо для кожного мати доступ до високоякісної освіти в темах STEM. У 2018 році комітет Національної науково-технічної ради з освіти STEM опублікував звіт, у якому окреслив федеральну стратегію освіти STEM. У цьому звіті зазначається, що «характер самої освіти STEM еволюціонував від набору дисциплін, що перетинаються, до більш інтегрованого та міждисциплінарного підходу до навчання та розвитку навичок. Цей новий підхід включає викладання академічних концепцій за допомогою реальних програм і поєднує формальне та неформальне навчання в школах, громаді та на робочому місці. Він спрямований на розвиток таких навичок, як критичне мислення та вирішення проблем, а також навичок спілкування, таких як співпраця та здатність до адаптації». Цей національний фокус на навчанні STEM супроводжувався посиленням досліджень та інновацій в освітніх установах щодо того, як краще включити технології в клас для тем STEM.

Робототехніка надає студентам практичний спосіб вивчати концепції STEM. Основні теми STEM є важливими темами для початкової та середньої освіти, оскільки вони є важливою передумовою для поглибленого навчання в коледжі та аспірантурі, а також підвищення технічних навичок у робочій силі¹. Метааналіз² показав, що загалом освітня робототехніка покращила навчання конкретним концепціям STEM. Дослідження в багатьох вікових групах показали, що робототехніка підвищує інтерес учнів і позитивне сприйняття предметів STEM^{3, 4, 5}, що, у свою чергу, підвищує успішність у школі та сприяє досягненню наукового ступеня^{6, 7, 8}. Для учнів середньої школи робототехніку використовували для підтримки підготовки до коледжу та навичок технічної кар’єри^{9, 10, 11}, у той час як робототехніка була представлена ​​для учнів початкової школи для розвитку дослідницьких навичок і навичок вирішення проблем, а також для виховання позитивних сприйняття тем STEM^{12, 13}. Впровадження освітньої робототехніки було особливо корисним для молодих учнів, які можуть почати формувати негативне ставлення до предметів STEM ще в 4 класі¹⁴. Молоді учні отримують користь від інтегрованого навчального контексту та розвивають більш позитивне ставлення до предметів STEM з раннім досвідом успіху¹⁵.

Дослідження також показали, що запровадження робототехніки під час підготовки вчителів підвищило самоефективність учителя, знання змісту та навички обчислювального мислення¹⁶. Хоча логічно, що переваги робототехніки знайдуть як вчителі, так і студенти, впровадження робототехніки у формальну освіту вчителів все ще обмежене. У багатьох країнах традиційна освіта вчителів зосереджена на темах, що базуються на наукових дисциплінах і математиці, через що більшість вчителів недостатньо підготовлені до інженерії та технологій¹⁷і менш впевнено викладають теми STEM, які не охоплюються формальним навчанням вчителів або встановлюють зв’язки між дисциплінами STEM^{18, 19}. Байбі²⁰ зазначив, що це обмеження тем STEM у педагогічній освіті призводить до недостатнього представлення інженерії та технологій, особливо в освіті K–8. Хоча переваги включення робототехніки в освіту вчителів очевидні¹⁶, альтернативи можна досягти шляхом безперервного професійного розвитку та неформального навчання через спільноти практиків. Бандура²¹ висловив критичний аспект контексту соціального навчання, і з цієї концепції Лаве та Венгер²² окреслили концепцію спільнот практики (CoP). Для CoP члени збираються навколо спільного інтересу до домену, розвивають спільноту та діляться дослідженнями та ідеєю для подальших навичок і знань, розвиваючи практику²². Замість робототехніки у формальній освіті вчителів, неформальне навчання та CoPs можуть надати подібні переваги вчителям і, крім того, учням.

На жаль, пандемія COVID-19 спричинила глобальні порушення очного навчання, вплинувши майже на всіх студентів у всьому світі²³. Було призупинено практичне навчання, яке було основною частиною більшості роботизованих навчальних програм STEM, включно з робототехнічною програмою, яка використовується в освітній лінійці робототехніки VEX. Рішення для дистанційного навчання були потрібні, щоб швидко створити віртуальне навчальне середовище, яке все ще могло б допомогти студентам залучитися до тем STEM автентичним, змістовним способом. VEX Robotics швидко створила VEXcode VR (надалі просто «VR»), платформу з віртуальним роботом, який можна використовувати так само, як фізичний робот.

У цьому документі розглядатимуться дані про використання, зібрані платформою VR, щоб отримати уявлення про те, яким був цей віртуальний замінник під час цього глобального збою. Також буде представлено два тематичні дослідження, які надають контекст того, як вчителі впроваджували VR у своїх середовищах дистанційного навчання. Два основні дослідницькі питання для цієї статті:

1. Які відомості про навчання студентів за допомогою віртуальної реальності після спалаху COVID-19 можуть розкрити дані про використання та тематичні дослідження вчителів?
2. Яку думку можуть надати вчителі щодо впровадження VR у класі?

Хаос, який пошив COVID-19, особливо відчули освітяни. Десятиліття досвіду та уроків, розроблених для особистого навчання, були миттєво перевернуті, але цей збій також спонукав викладачів експериментувати з новими інструментами та методами навчання. Розуміння прийнятих рішень і досягнутих результатів з точки зору педагогів, які впроваджували інноваційні рішення, може дати зрозуміти, як запровадити нові технології для покращення навчання учнів у робототехніці та предметах STEM.

методи

VEXcode VR. Коли школи в Сполучених Штатах закрилися в березні 2020 року, знадобилося рішення, яке могло б залучити учнів до робототехніки та STEM під час віддаленої роботи. VR було розроблено та запущено 2 квітня 2020 року, лише через кілька тижнів після того, як більшість шкіл перейшли на віртуальний формат. VR Activities були створені, щоб узгоджуватися з іншими роботизованими навчальними програмами з міждисциплінарними уроками, узгодженими зі стандартами змісту. Платформа кодування VEXcode VR така ж, як середовище кодування, яке студенти зазвичай використовують із фізичними роботами з додаванням віртуального інтерфейсу, як показано на малюнку 1. Замість фізичного робота студенти створюють проекти для керування віртуальним роботом на тематичному «ігровому майданчику», який змінюється залежно від діяльності. Початківці програмістів використовують програмування на основі блоків, а просунуті студенти використовують текст на основі Python.

Фігура 1. Інтерфейс платформи VEXcode VR для діяльності з очищення коралових рифів.

Вправи VR були створені як міждисциплінарні, поєднуючи навички інформатики, які є основоположними для керування віртуальним роботом, із темами з науки чи математики. Під час цих занять у віртуальній реальності учні вивчають не лише програмування, але й наукові дослідження, математичне мислення та технічну грамотність — усе це компоненти інтегрованої системи STEM¹⁹. Унікальні обставини, спричинені COVID-19, вимагали, щоб учні мали змогу самостійно працювати на уроках у змішаному, синхронному чи асинхронному режимі. Щоб досягти цього, учні ознайомлюються з навчальними цілями та метою діяльності. Потім використовується пряме навчання для надання покрокових інструкцій і навмисного каркасу для послідовного навчання для розуміння^{24, 25}. Потім учні отримують цільову підготовку, що веде до вирішення остаточного завдання кодування²⁶. Студенти дізнаються, що робототехніка та кодування використовуються для вирішення практичних міждисциплінарних проблем. Наприклад, під час програми «Очищення коралового рифу» учням пропонується об’їхати свого робота навколо коралового рифу, щоб зібрати якомога більше сміття, перш ніж розрядиться акумулятор, який заряджається сонячною батареєю. Забруднення є глобальною проблемою, яку будуть вирішувати майбутні студенти, і участь у цих автентичних, заснованих на сценаріях проектах допомагає студентам застосовувати навички інформатики в різних дисциплінах. 

малюнок 2. Контекст місії для діяльності з очищення коралових рифів.

Враховуючи те, що студенти відокремлені від своїх інструкторів, віртуальне середовище мало бути максимально безперебійним, щоб зменшити роздвоєння уваги та когнітивне навантаження^{27, 28}. Студенти можуть перетягувати команди в свій проект і спостерігати, як їх робот переміщається ігровим майданчиком віртуальної реальності в одному вікні. Учні можуть додавати будь-яку кількість блоків за раз, запускаючи проект після кожного додавання, щоб побачити, як їхній робот рухається на ігровому майданчику. Це дає учням негайний зворотний зв’язок і перші відчуття успіху.

Крім того, дистанційне навчання створило практичні перешкоди, які VR потрібно було подолати. Шкільні комп’ютери часто мають обмеження на завантаження програм, через що додавання програми стає перешкодою за звичайних обставин, не кажучи вже про те, коли учні віддалено користуються шкільними комп’ютерами. Але учні можуть навіть не мати доступу до шкільних комп’ютерів для виконання своєї роботи. Щоб максимізувати доступ до віртуальної реальності, програму було створено як повністю веб-орієнтовану (не потрібно завантажувати чи плагіни) і працювати на багатьох різних типах пристроїв, щоб збільшити ймовірність того, що студенти зможуть нею користуватися.

Результати

Дані про використання. Представлені дані надає Google Analytics. Оскільки VEXcode VR повністю базується на веб-переглядачі, існує низка різних показників, які дають зрозуміти, як це середовище віртуального робота використовується у всьому світі. З моменту запуску в квітні 2020 року кількість користувачів VR щомісяця зросла до понад 1,45 мільйона користувачів у понад 150 країнах.

малюнок 3. Країни, де є користувачі VR у всьому світі.

Враховуючи часові рамки COVID-19 і випуск VR, ми також перевірили використання з часом. Як показано на малюнку 4, кількість користувачів швидко зросла невдовзі після випуску, а потім зменшилася протягом літніх місяців, коли учні були поза школою. Типові місяці повернення до школи (серпень/вересень) спостерігали значне зростання, яке зберігалося до кінця навчального року. Періодичні падіння кількості користувачів вказують на менше використання у вихідні та святкові періоди.

малюнок 4. Кількість користувачів з моменту запуску VR.

Проект — це програма, яку учні створюють для уроку чи завдання. Проекти не потрібно зберігати для запуску, але збережений проект завантажується, щоб користувач міг повернутися до нього пізніше. Було понад 2,52 мільйона збережених програм. Однак для запуску проекту не потрібно зберігати його. Оскільки віртуальна реальність повністю заснована на браузері, редагування проекту та його тестування відбувається негайно, вибравши «ПОЧАТИ». У програмному забезпеченні було виконано понад 84 мільйони проектів, що свідчить про те, що студенти перевіряли свої проекти через часті проміжки часу. Завдяки цій миттєвій петлі зворотного зв’язку студенти мали можливість експериментувати та виконувати повторення у набагато швидшому темпі порівняно з роботою. Цей ітераційний процес є хорошим показником для навчання студентів, оскільки було показано, що багаторазові ітерації підтримують залучення та інтерес студентів²⁹.

Дані VEXcode VR
Користувачі	1,457,248
Збережені проекти	2 529 049
Запуск проектів	84 096 608
Країни	151

Таблиця 1. Усі дані про використання VEXcode VR з квітня 2020 року по квітень 2021 року.

Сертифікаційні дані. На додаток до самої програми VR та навчального плану, що її супроводжує, VR включає безкоштовне навчання для вчителів під назвою CS with VEXcode VR Educator Certification Course. З моменту запуску в червні 2020 року понад 550 викладачів пройшли сертифікацію, яка включає понад 17 годин навчальної програми та підтримки, щоб стати сертифікованим педагогом VEX. Сертифікаційний курс містить 10 одиниць матеріалу, спрямованих на підготовку вчителів, які можуть не мати досвіду роботи з інформатикою чи робототехнікою. Контент охоплює такі теми, як основи програмування, як закодувати VR-робота, як навчати за допомогою VR-дій і як застосувати VR у класі. На рисунку 5 показано як кількість сертифікованих освітян за місяць, так і наростаючим підсумком з червня 2020 року до березня 2021 року. Тенденції в даних свідчать про збільшення кількості сертифікованих викладачів у шкільний час, який включає серпень і вересень і жовтень 2020 року.

Приклад 1

Еймі ДеФо є директором Kentucky Avenue School, невеликої приватної школи в Пітсбурзі, США, яка поєднує в собі традиційні та інноваційні методи викладання та навчання. Як і більшість шкіл, школа Kentucky Avenue School була порушена через COVID-19 і їй довелося визначити альтернативні плани на початок осені 2020 навчального року, не знаючи, як зміняться обставини. Перші шість тижнів року викладання було повністю віртуальним, а рік, що залишився, був проведений у гібридному форматі з когортами учнів, які чергували дні очного та дистанційного навчання. Навіть коли студенти навчалися вдома, було вкрай важливо, щоб студенти продовжували брати участь у тих самих заходах з вирішення проблем і критичного мислення, що й у класі.

Еймі вирішила використовувати VR зі своїми учнями шостого та сьомого класів з кількох причин. Оскільки віртуальна реальність була повністю віртуальним навчальним середовищем, учні могли перемикатися між домом і школою без змін у політиці, що впливало б на їх навчальну діяльність. Середовище кодування на основі блоків не лякало б студентів, які не знайомі з програмуванням, і були завдання, розроблені для різних рівнів досвіду. Вона також вірила, що студенти вважатимуть роботів віртуальної реальності захоплюючими та мотивуючими, і вона виявилася правдою. Розмірковуючи про те, що, на її думку, студенти отримають від VR, Еймі сказала:

Я сподівався, що використання віртуальної реальності буде таким же суворим, складним і захоплюючим, як використання фізичних роботів, і що мої студенти не відчуватимуть, що втрачають досвід, а скоріше отримають новий вид програмування, який просто як захоплюючий. Я хотів, щоб вони відчули те саме досягнення, яке вони відчули б у класі, коли їм доводиться повторювати й наполегливо витримувати труднощі, а потім, нарешті, досягти успіху.

Як єдиний учитель робототехніки, Еймі навчала 23 учнів раз на тиждень між початком школи та зимовими канікулами, загалом 15 уроків. Студенти розпочали з курсу «Інформатика, перший рівень – блоки». Еймі працювала над першим розділом зі студентами в групі, але на решті уроків дозволяла студентам працювати у своєму власному темпі та виступала в ролі фасилітатора. Більшість студентів закінчили від семи до дев’яти одиниць із додатковою діяльністю з очищення океану.

Еймі виявила, що учні були дуже мотивовані труднощами на уроках; настільки, що іноді було важко змусити їх систематично працювати над уроком. Деяким студентам, які мали проблеми з увагою або читанням, потрібна додаткова підтримка, а поняття «більше/менше» та логічні поняття були складними. Однак більшість студентів мали належну кількість викликів, боротьби та успіху. Студенти були в захваті від ідеї працювати з фізичними роботами, коли повернулися до класу. Після роботи з віртуальною реальністю Еймі зазначила: «Без сумніву, усі залишили курс як більш впевнені кодери».

Приклад 2

Марк Джонстон навчає семи та восьми класів у середній школі Bel Air у Ель-Пасо, США. Для свого курсу STEM 1 Марк викладає курси Project Lead the Way Gateway з автоматизації та робототехніки та дизайну та моделювання для приблизно 100 студентів. Курс STEM 1 включав робота VEX IQ для навчання основам механіки та кодування за допомогою VEXcode IQ (пластикового набору робота для молодших школярів). Цей курс викладається в осінньому семестрі, тому початкова проблема з COVID-19 не вплинула на його робототехніку навесні. Однак у квітні 2020 року Марк побачив робота VEX VR і почав з ним працювати. «Коли я побачив, що VR використовує ту саму настройку (тобто VEXcode), я був надзвичайно схвильований, тому що побачив потенціал — ніби шматочок пазла, Я ЗНАВ, ідеально підійде до того, що я вже робив. Коли VR було оновлено, щоб включити Python, я був ще більше схвильований». Марк створив навчальні відео для інших викладачів, зібравши велику кількість підписників у соціальних мережах. Через свою власну некомерційну освітню компанію Марк запропонував безкоштовний літній табір для студентів у віртуальній реальності на додаток до навчання вчителів для підготовки до 2020/21 навчального року.

Невизначені навчальні обставини ускладнюють планування. «Коли я зрозумів, що дистанційне навчання триватиме в 2020/21 навчальному році, я вирішив спочатку викладати дизайн, а потім… але так багато речей було в повітрі, що було важко щось планувати. Я не знав, чи ми повернемося особисто, чи продовжимо онлайн — на той час було дуже мало інформації. Зрештою я просто змішав робототехніку та дизайн і просто спланував на один-два дні наперед». Марк почав використовувати VR на початку навчального року (який залишатиметься на 100% віддаленим до 2021 року), вибираючи різні види діяльності на сайті, що спрацювало добре, оскільки були різні рівні досвіду та редаговані інструкції. Коли був випущений курс «Інформатика, рівень 1 — Блоки», він повністю ознайомив студентів із ним, хоча зазначив, що наступного разу розділить уроки на коротші лекції. Використання віртуальної реальності за своєю суттю відрізнялося від особистих уроків робототехніки, але на цих уроках у Марка все ж була низка ключових цілей:

• Ознайомте учнів із VEXcode
• Розвивайте впевненість у програмуванні (самоефективність)
• Ознайомтеся з ідеями/лексикою програмування без загроз
• «Обманом» змусьте їх використовувати математику, не усвідомлюючи цього;)
• Попросіть студентів розв’язати чітко визначені проблеми з урахуванням обмежень
• Представляйте погано визначені проблеми
• Заохочуйте позицію «зазнай невдачі та спробуй знову».
• Продовжуйте розв’язувати проблеми

Хоча віртуальний досвід був іншим, Марк знайшов явні переваги використання VR. Студенти набагато менше боялися експериментувати з використанням VR порівняно з RobotC (ще одна мова кодування, яка використовується з іншими роботами). Марк також використовує вимірювання того, скільки часу потрібно учням, щоб отримати «перемогу», щоб визначити, наскільки якісною є діяльність STEM, зазначивши, що «якщо учневі потрібно занадто багато часу, щоб отримати позитивний результат, його набагато важче утримати заручений».

У VR була безпосередність, яка спонукала до дослідження та активної взаємодії. Марк описує цей тип «перемоги» на прикладі знайомства студентів з VR:

Я: «Всі відкрийте нову вкладку та перейдіть на vr.vex.com. Всі бачать сайт? добре. Тепер змусьте робота їхати вперед».
Учень: «Як?»
Я: «Подивіться, чи можете ви визначити…»
Учень: «Я зрозумів!»
І тоді вони зачепилися! До того часу багато з них запитують мене, як робити всякі різні речі. Вони буквально просять мене навчити їх!

Результати та їх обговорення

VR як засіб навчання. Дані про використання та тематичні дослідження дають зрозуміти перше запитання дослідження про те, як VR працювала як інструмент навчання під час пандемії COVID-19. Найпростіший висновок – це величезний обсяг використання; платформу VR використовували більше мільйона студентів по всьому світу, що свідчить про те, що віртуальне роботизоване середовище добре функціонувало як заміна особистому навчанню під час кризових обставин. Кількість запущених проектів (84+ мільйони) також стала несподіваною знахідкою, враховуючи кількість окремих користувачів. У середньому користувачі виконували 57 запусків проекту, демонструючи високий рівень тестування та ітерації. Це дуже багатообіцяючий результат, враховуючи важливість розвитку в учнів позиції «спробуй і спробуй ще раз». Існує кілька можливих способів розв’язати задачі VR, що є критично важливим уроком для студентів. Коли студенти розуміють, що існує декілька рішень проблеми, підвищується ймовірність того, що студенти вимагатимуть зворотного зв’язку від викладачів, а також що вони краще розумітимуть те, що вони вивчають³⁰.

З тематичних досліджень також є підтвердження того, що VR працює як середовище для навчання з низькими ставками. Еймі зазначила, що її студенти були більш впевненими програмістами та з нетерпінням чекали роботи з фізичними роботами. Марк помітив, що студенти менше боялися експериментувати, коли вони кодували у VEXcode VR, і в цьому середовищі вони відчували «перемогу». Коли ми розглядаємо ці спостереження вчителів у поєднанні з необробленими даними про використання, здається, це підтверджує, що віртуальне середовище роботів дає учням вільніші експерименти та повторення під час процесу навчання, а також підвищує позитивне сприйняття робототехніки загалом.

Уроки вчителів. Коли ми розглядаємо друге дослідницьке запитання про те, які ідеї можуть надати вчителі щодо впровадження VR у класі, ми можемо визначити кілька спільних рис із тематичних досліджень. Обидва тематичні дослідження показали інформацію про те, як вчителі приймали рішення та впроваджували рішення під час COVID-19, а також про те, що було необхідно, щоб забезпечити ефективне навчальне рішення для учнів у віртуальному та гібридному середовищі. Ці теми включають гнучкі рішення, безперервність, навчальний план і підтримку. Ці висновки слід розглядати як вимоги до всіх технологічних рішень, оскільки допоміжні вчителі підтримують учнів.

Враховуючи невизначеність навколо умов навчання, і Марк, і Еймі відзначили, що їм потрібні гнучкі рішення. Дистанційне навчання може змінитися на очне навчання або іншу форму між ними. VR можна продовжувати використовувати в будь-якому середовищі, але також пропонує гнучкість у своєму підході. Студенти можуть бути залучені до структурованих уроків під керівництвом викладача, як це використовував Марк із вправами та курсом, або навчання під керівництвом студентів у власному темпі, як описувала Еймі. Вчителі також потребували гнучкості щодо рівня досвіду, як щодо діяльності, так і щодо типу мов програмування, які пропонуються для задоволення потреб усіх учнів.

Безперервність навчання була вказана як важлива в обох прикладах. Еймі зазначила, що після роботи у VR студенти були в захваті від роботи з роботами VEX V5, які чекали, коли відновиться особисте навчання. VR слугувала трампліном для роботи з фізичними роботами та підвищувала захоплення студентів і позитивне сприйняття. Марк також зазначив, що спадкоємність VEXcode від VR до IQ була для нього дуже важливою: «Я не можу передати вам, наскільки це чудово, що у VEX дуже просто слідкувати за прогресом від 3-го класу до коледжу за допомогою VEXcode! А завдяки віртуальній реальності вони можуть почати вивчати це з дому!»

Навчальний план і підтримка були явно вирішальними для успіху VR у цій розвиваючій ситуації викладання в навчанні. Підрозділи VR забезпечили студентів усім матеріалом для навчання, а також матеріалом, необхідним для викладання уроків. Не всі вчителі мають досвід інформатики та програмування. Еймі зазначила, що блокова програма також не лякала її, окрім її учнів. Марк також сказав, що він не звик викладати так багато інформатики, і йому довелося самому вивчати уроки, перш ніж викладати. Однак Марк визнав: «Якщо завтра все повернеться до «нормального» порядку, тепер я зможу викладати частини програмування у своєму класі з більшою впевненістю». Підтримка вчителя щодо навчальної програми та програмування VR є життєво важливою для впровадження VR у класі.

Цифрове навчання не лише для студентів; вчителі також намагаються дізнатися про методи навчання та ресурси за допомогою технологій і соціальних мереж. Вчителі з майже 50 країн пройшли сертифікацію VR. Навколо VR формується глобальна спільнота практиків. Марк почав публікувати відео про VR у соціальних мережах і швидко мав більше тисячі підписників; завдяки своїй роботі з VR він подружився з учителями в Словенії та Тайвані. Оскільки вчителі діляться своїм досвідом і практикою, учні зрештою отримують користь від цих неформальних груп підтримки вчителів. Співтовариства практиків можуть створити міст між поточною доступністю освітньої робототехніки та включенням цієї технології у формальну освіту вчителів. Оскільки більше вчителів знайомляться з освітньою робототехнікою через професійний розвиток, наприклад понад 550 вчителів, які пройшли курс сертифікації, або через неформальні навчальні спільноти, більше студентів познайомляться з інтегрованим навчанням STEM.

Висновок

VEXcode VR було створено в час великої невизначеності та великої потреби в негайних рішеннях. Інноваційні рішення можуть виникнути в екстрених ситуаціях. VR охопила понад 1,45 мільйона користувачів, які зберегли понад 2,52 мільйона проектів і запустили понад 84 мільйони проектів у понад 150 країнах. Незважаючи на те, що пандемія вплинула на студентів і вчителів у всьому світі, VR дозволила студентам і вчителям працювати з концепціями робототехніки та інформатики незалежно від фізичних бар’єрів. З тематичних досліджень вчителів теми гнучкості, безперервності, навчальної програми та підтримки були визначені як важливі для навчання з використанням технологій у таких невизначених і складних обставинах.

Рухаючись із цього безпрецедентного часу, уроки, отримані під час створення та впровадження VR, вказують на шляхи її використання в майбутньому. Дані про використання в поєднанні з тематичними дослідженнями вчителів показують, що учні відчували менші перешкоди повторювати код під час кодування у віртуальному середовищі. Це свідчить про те, що VR може бути цінним інструментом риштування, який можна використовувати в поєднанні з фізичними роботами. Це також підтримується потребою в гнучкості; використання віртуальної реальності як засобу навчання в поєднанні з фізичним роботом може забезпечити оптимальне, гнучке робототехнічне середовище навчання, де простий домашній варіант доповнює навчальну програму з фізичної робототехніки. Ми з нетерпінням чекаємо майбутніх досліджень, щоб дослідити, як вчителі можуть поєднувати віртуальну та фізичну робототехніку в постпандемічному світі.

Подяки

Ми вдячні Еймі ДеФо та Марку Джонстону за те, що вони поділилися своїм досвідом викладання та цінними ідеями.

---